一种基于自适应像素块划分的可逆信息隐藏方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于自适应像素块划分的可逆信息隐藏方法及系统，所述方法包括以下步骤：对预选取的载体图像除第一行以外的部分进行防溢出操作，获得处理后的载体图像；基于自适应像素块划分方法，利用预设像素块尺寸对处理后的载体图像进行像素块划分；基于划分像素块后的载体图像，定位每个像素块中的待嵌入像素的位置，计算每个像素块的复杂度；获取每个像素块内待嵌入最大值像素和待嵌入最小值像素的预测误差，基于预测误差嵌入待传递信息；将恢复载体图像和提取信息所需的辅助信息嵌入处理后的载体图像的第一行像素中。本发明专利技术可提高可逆信息隐藏算法的嵌入性能，并通过实验验证了本发明专利技术方法的有效性。验验证了本发明专利技术方法的有效性。验验证了本发明专利技术方法的有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应像素块划分的可逆信息隐藏方法及系统


[0001]本专利技术属于信息安全
，涉及基于空域地的可逆信息隐藏领域，特别涉及一种基于自适应像素块划分的可逆信息隐藏方法及系统。

技术介绍

[0002]可逆信息隐藏是一种先进的信息安全技术，它可以将秘密信息嵌入可公开的载体图像之中，既使得秘密信息不可见也使得秘密信息的存在性不可知，使攻击者无从下手，避免了在传输过程中发生信息窃取，能够使数据在不被发现的前提下进行保密通信；另外，接收方可以无损地恢复出全部的秘密信息以及完整的载体图像；可逆信息隐藏技术常常应用在对载体图像质量敏感的领域，包括军事、航天、金融、医疗等。
[0003]衡量可逆信息隐藏算法优劣的两个主要性能指标是载体失真与嵌入容量，载体失真指的是载体图像嵌入秘密信息前后的图像质量上的损失，嵌入容量指的是能够隐藏在一张载体图像中的秘密信息的总量。为了减小载体失真，有研究者提出了将秘密信息嵌入载体图像像素值数量最多的像素当中，这样每一个像素值的失真最多为1，载体的整体失真显著减小，但是这种方法的嵌入容量较小，且与载体图像本身的内容有极大的相关性。为了增大嵌入容量，有研究者提出了使用每个像素的四邻域像素对其进行预测，并将秘密信息嵌入到载预测误差当中，但是这种方法的预测准确率不高，会导致较大的载体失真。
[0004]目前，研究者们提出了将载体图像分块后分别预测并嵌入秘密信息，取得了较好的综合效果，但是这类现有方法的分块方式过于单一，效率较低，需要进行改进从而增加分块数量，使得嵌入容量增加、载体失真减小。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于自适应像素块划分的可逆信息隐藏方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术提供的方法可解决现有技术中低效的分块方法对可逆信息隐藏性能限制的技术问题，可增加分块数量，使得嵌入容量增加、载体失真减小，能够提高可逆信息隐藏的隐藏性能。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术提供的一种基于自适应像素块划分的可逆信息隐藏方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，对预选取的载体图像除第一行以外的部分进行防溢出操作，获得处理后的载体图像；基于所述预选取的载体图像获取记录了溢出位置的位置图信息；
[0009]步骤2，基于自适应像素块划分方法，利用预设像素块尺寸对步骤1获得的所述处理后的载体图像进行像素块划分，获得划分像素块后的载体图像；
[0010]步骤3，基于步骤2获得的所述划分像素块后的载体图像，定位每个像素块中的待嵌入像素的位置，计算每个像素块的复杂度；获取每个像素块内待嵌入最大值像素和待嵌入最小值像素的预测误差，基于所述预测误差嵌入待传递信息；
[0011]步骤4，将恢复载体图像和提取信息所需的辅助信息嵌入所述处理后的载体图像
的第一行像素中；其中，所述辅助信息包括所述位置图信息。
[0012]本专利技术方法的进一步改进在于，还包括：
[0013]步骤5，获取多个预设像素块尺寸，基于每个预设像素块尺寸重复步骤2至步骤4，比较不同预设像素块尺寸下的含密载体图像的失真大小，选取相比于原始载体图像失真最小的含密载体图像作为最终的含密载体图像。
[0014]本专利技术方法的进一步改进在于，步骤2具体包括以下步骤：
[0015]步骤2.1，设置一张与不包含第一行像素的处理后的载体图像大小相同的标记图，所述标记图中的像素值全部初始为0；使用给定大小为h
×
w的像素块尺寸，从所述处理后的载体图像的左上角开始框选像素块，定位该像素块的最小像素与最大像素，计算该像素块的复杂度值，并将所述标记图中对应处理后的载体图像中该像素块块的所有像素的位置的像素值置1，跳转执行步骤2.2；
[0016]步骤2.2，将所述处理后的载体图像中框选的像素块从当前位置向右移动一个像素的距离，并将此时的像素块作为临时像素块，定位临时像素块最小像素与最大像素；若所述标记图中与最小像素与最大像素对应位置的像素值为0，则跳转执行步骤2.3，否则跳转执行步骤2.2；若像素块移动后超出所述处理后的载体图像的右边界，则跳转执行步骤2.4；
[0017]步骤2.3，确定当前像素块为可用块，计算当前像素块复杂度，并将标记图中对应所述处理后的载体图像中当前像素块的所有像素的位置的像素值置1，跳转执行步骤2.2；
[0018]步骤2.4，将所述标记图中对应所述无法框选的范围内的位置的像素值置1；若所述标记图中仍有h行以上的0值像素，将像素块向下移动h行，并将其向左移动至在左侧超出图像左边界一个像素的位置，再跳转执行步骤2.2；若标记图中的0值像素不足h行，将标记图中剩余值为0的像素值全置为l，并结束自适应分块过程。
[0019]本专利技术方法的进一步改进在于，步骤3中，
[0020]定位每个像素块中的待嵌入像素的位置的步骤包括：对于一个像素块，按光栅扫描顺序获取其中的每一个像素值，得到像素值序列{p1，p2，
…
，p
h
×
w
}；将像素值序列按照从小到大的顺序排列，得到排序后的序列{p
σ(1)
，p
σ(2)
，
…
，p
σ(h
×
w)
}，式中σ：{1，2，
…
，h
×
w}
→
{1，2，
…
，h
×
w}是一对一的排序映射，映射结果为p
σ(1)
≤p
σ(2)
≤
…
≤p
σ(h
×
w)
；其中，在p
σ(i)
＝p
σ(j)
且σ(i)＜σ(j)时，有i＜j，i，j∈{1，2，
…
，h
×
w}为像素在排序后像素值序列中的序号；最小像素p
σ(1)
与最大像素p
σ(h
×
w)
为可能的待嵌入像素；
[0021]计算每个像素块的复杂度时，像素块的复杂度计算表达式为，C＝p
σ(h
×
w
‑
1)
‑
p
σ(2)
；
[0022]获取每个像素块内待嵌入最大值像素和待嵌入最小值像素的预测误差，基于所述预测误差嵌入待传递信息的过程包括：依次访问步骤2获得的所述划分像素块后的载体图像中的每一个像素块，将预选取的复杂度阈值T与每个像素块的复杂度C进行比较，若C>T则跳过当前块，若C≤T则计算该像素块的待嵌入像素的预测误差，并将秘密信息嵌入。
[0023]本专利技术方法的进一步改进在于，步骤3中获取每个像素块内待嵌入最大值像素和待嵌入最小值像素的预测误差的过程中，
[0024]最大像素p
σ(h
×
w本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应像素块划分的可逆信息隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对预选取的载体图像除第一行以外的部分进行防溢出操作，获得处理后的载体图像；基于所述预选取的载体图像获取记录了溢出位置的位置图信息；步骤2，基于自适应像素块划分方法，利用预设像素块尺寸对步骤1获得的所述处理后的载体图像进行像素块划分，获得划分像素块后的载体图像；步骤3，基于步骤2获得的所述划分像素块后的载体图像，定位每个像素块中的待嵌入像素的位置，计算每个像素块的复杂度；获取每个像素块内待嵌入最大值像素和待嵌入最小值像素的预测误差，基于所述预测误差嵌入待传递信息；步骤4，将恢复载体图像和提取信息所需的辅助信息嵌入所述处理后的载体图像的第一行像素中；其中，所述辅助信息包括所述位置图信息。2.根据权利要求1所述的一种基于自适应像素块划分的可逆信息隐藏方法，其特征在于，还包括：步骤5，获取多个预设像素块尺寸，基于每个预设像素块尺寸重复步骤2至步骤4，比较不同预设像素块尺寸下的含密载体图像的失真大小，选取相比于原始载体图像失真最小的含密载体图像作为最终的含密载体图像。3.根据权利要求1所述的一种基于自适应像素块划分的可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤2具体包括以下步骤：步骤2.1，设置一张与不包含第一行像素的处理后的载体图像大小相同的标记图，所述标记图中的像素值全部初始为0；使用给定大小为h
×
w的像素块尺寸，从所述处理后的载体图像的左上角开始框选像素块，定位该像素块的最小像素与最大像素，计算该像素块的复杂度值，并将所述标记图中对应处理后的载体图像中该像素块块的所有像素的位置的像素值置1，跳转执行步骤2.2；步骤2.2，将所述处理后的载体图像中框选的像素块从当前位置向右移动一个像素的距离，并将此时的像素块作为临时像素块，定位临时像素块最小像素与最大像素；若所述标记图中与最小像素与最大像素对应位置的像素值为0，则跳转执行步骤2.3，否则跳转执行步骤2.2；若像素块移动后超出所述处理后的载体图像的右边界，则跳转执行步骤2.4；步骤2.3，确定当前像素块为可用块，计算当前像素块复杂度，并将标记图中对应所述处理后的载体图像中当前像素块的所有像素的位置的像素值置1，跳转执行步骤2.2；步骤2.4，将所述标记图中对应所述无法框选的范围内的位置的像素值置1；若所述标记图中仍有h行以上的0值像素，将像素块向下移动h行，并将其向左移动至在左侧超出图像左边界一个像素的位置，再跳转执行步骤2.2；若标记图中的0值像素不足h行，将标记图中剩余值为0的像素值全置为1，并结束自适应分块过程。4.根据权利要求3所述的一种基于自适应像素块划分的可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤3中，定位每个像素块中的待嵌入像素的位置的步骤包括：对于一个像素块，按光栅扫描顺序获取其中的每一个像素值，得到像素值序列{p1,p2,
…
,p
h
×
w
}；将像素值序列按照从小到大的顺序排列，得到排序后的序列{p
σ(1)
,p
σ(2)
,
…
,p
σ(h
×
w)
}，式中σ:{1,2,
…
,h
×
w}
→
{1,2,
…
,h
×
w}是一对一的排序映射，映射结果为p
σ(1)
≤p
σ(2)
≤
…
≤p
σ(h
×
w)
；其中，在p
σ(i)
＝p
σ(j)
且σ(i)<σ(j)时，有i<j，i,j∈{1,2,
…
,h
×
w}为像素在排序后像素值序列中的序号；最小像
素p
σ(1)
与最大像素p
σ(h
×
w)
为可能的待嵌入像素；计算每个像素块的复杂度时，像素块的复杂度计算表达式为，C＝p
σ(h
×
w
‑
1)
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘志斌，樊郭君，张潇然，姚凯强，孙晓盼，
申请(专利权)人：浙江西安交通大学研究院郑州信大先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：